JP2017011880A - 高調波成分抽出装置、モータ駆動制御装置、搬送装置及び高調波成分抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波成分が重畳されても、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできることを目的とする。【解決手段】複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号から高調波成分を抽出する高調波成分抽出装置が、前記複数のセンサ信号の信号レベルを検出し、前記複数のセンサ信号の頂点レベルに当たる第１信号、前記複数のセンサ信号のゼロクロスに当たる第２信号及び前記複数のセンサ信号のうち２つの信号の交点となる第３信号の３つの信号のうち、少なくとも２つの信号と、前記信号レベルとに基づいて、高調波成分を抽出することにより上記課題を解決する。【選択図】図１

Description

本発明は、高調波成分抽出装置、モータ駆動制御装置、搬送装置及び高調波成分抽出方法に関する。

従来、モータの回転を制御する場合において、モータが有する回転子の磁束密度が変化すると、磁束密度の変化に応じて連続的に変化する複数のセンサ信号を用いて、回転位相を検出する技術が知られている。

また、まず、モータが有する回転子の磁束密度の変化に応じて連続的に変化する複数のセンサ信号を複数の閾値レベルと比較して、回転位相が検出される。次に、検出された回転位相を示す第１の位相情報信号と、複数のセンサ信号同士を比較して生成される第２の位相情報信号とがそれぞれ出力される。続いて、第１の位相情報信号と第２の位相情報信号とにそれぞれ含まれる検出された位相を所定の複数の位相空間に分け、所定の複数の位相空間において複数のセンサ信号の中から一つを選択する。さらに、選択されたセンサ信号の信号レベルが回転子の所定の位相に応じた所定の閾値レベルに到達したのが検出されると、検出した位相を示す位相上方信号を出力する技術が知られている（例えば、特許文献１等）。

しかしながら、センサ信号に何らかの要因で高調波成分が重畳されてしまうと、位相を検出した際の検出位相誤差が大きくなってしまう場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高調波成分が重畳されても、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできる高調波成分抽出装置を提供することを目的とする。

一態様における、複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号から高調波成分を抽出する高調波成分抽出装置は、前記複数のセンサ信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記複数のセンサ信号の頂点レベルに当たる第１信号、前記複数のセンサ信号のゼロクロスに当たる第２信号及び前記複数のセンサ信号のうち２つの信号の交点となる第３信号の３つの信号のうち、少なくとも２つの信号と、前記信号レベルとに基づいて、高調波成分を抽出する抽出手段とを備える。

本発明の各実施形態によれば、高調波成分が重畳されても、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできる高調波成分抽出装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置の一例を示す全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る高調波成分抽出装置によって抽出される信号レベル及び電気角の一例を示す波形図である。 本発明の第１実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態の一実施形態に係る高調波成分抽出装置によって抽出される信号レベル及び電気角の一例を示す波形図である。 本発明の第４実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の処理結果例を示す波形図である。 第１比較例に係るモータ駆動制御装置による全体処理の処理結果例を示す波形図である。 第２比較例に係るモータ駆動制御装置による全体処理の処理結果例を示す波形図である。 本発明の一実施形態に係るモータ駆動制御装置の一例を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置を有する画像形成装置の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付し、重複した説明を省く。

［第１実施形態］
＜高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置の例＞
はじめに、本実施形態に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置の全体構成の一例について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置の一例を示す全体構成図である。図１において、本実施形態に係るモータ駆動制御装置１は、複数相のコイルを有するモータＭ１を含む。また、モータＭ１は、回転子を有し、回転子の周囲には、その回転子の回転角を検出するため、磁気センサ（以下センサという。）Ｓ１乃至Ｓ３（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）が設置される。なお、各センサが出力する信号は、回転子の回転位置に応じた信号レベルとなる。それぞれのセンサから出力される差動信号であるセンサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）は、センサＩＣ内のそれぞれの信号増幅回路５０により増幅される。信号増幅回路５０によって増幅されたセンサ信号Ｕ１、Ｖ１及びＷ１は、それぞれ高調波成分抽出装置２に出力される。

高調波成分抽出装置２は、センサ信号Ｕ１、Ｖ１及びＷ１に基づいて、モータＭ１の位相情報を検出して出力する装置である。また、高調波成分抽出装置２は、例えば、図示するように、モータ駆動制御装置１が有する各部と接続される。具体的には、モータ駆動制御装置１は、第１の位相検出回路１０と、第２の位相検出回路１２０と、位相分割回路２０と、信号選択回路２１と、第３の位相検出回路３０と、合成回路４０と、位相検出レベル設定回路６０とを有する。これに対して、高調波成分抽出装置２は、高調波成分抽出回路２Ａを有し、高調波成分抽出回路２Ａの入力側は、信号増幅回路５０が出力する信号を入力できるように接続される。さらに、高調波成分抽出装置２の出力側は、位相検出レベル設定回路６０に信号を出力できるように接続される。

なお、高調波成分抽出装置２及びモータ駆動制御装置１が有する各部は、例えば、電子回路等によって実現される。

＜全体処理例＞
図２は、本発明の第１実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、高調波成分抽出装置は、第１電気角及び第１信号レベルをそれぞれ検出する。第１電気角は、入力されるセンサ信号において、頂点レベルとなる場合の電気角であり、第１信号によって定まる。また、第１信号レベルは、第１電気角となる場合の信号レベルである。

ステップＳ１２では、高調波成分抽出装置は、第３電気角を検出する。第３電気角は、入力される複数のセンサ信号のうち、２つのセンサ信号が交わる点において、交点の電気角であり、第３信号によって定まる。

ステップＳ１３では、高調波成分抽出装置は、第３電気角に基づいて第３信号レベルを検出する。第３信号レベルは、ステップＳ１２で検出される第３電気角となる場合の信号レベルである。つまり、ステップＳ１３では、高調波成分抽出装置は、第３電気角に対応する信号レベルを第３信号レベルとして検出する。

ステップＳ１４では、高調波成分抽出装置は、１次の高調波に係る第１係数及び３次の高調波に係る第２係数をそれぞれ計算する。例えば、第１係数及び第２係数は、下記（１）式、下記（２）式及び下記（３）式のうち、いずれか２式を用いる連立方程式によって計算される。

なお、上記（１）式、上記（２）式及び上記（３）式では、第１係数がαであり、第２係数がβである。また、δは、位相差を示す。さらに、ｎは、高調波成分の次数を示し、例えば、３次であるとすると、「ｎ＝３」となる。

図３は、本発明の一実施形態に係る高調波成分抽出装置によって抽出される信号レベル及び電気角の一例を示す波形図である。図３は、第１信号レベルがＡ、第３信号レベルがＣとなり、センサ信号Ｕ１と、Ｖ１との位相差δが１２０°であり、３次の高調波がセンサ信号に重畳している例を示す。この例では、第１信号レベルＡに対応する「９０°」が第１電気角となり、第３信号レベルＣに対応する「３０°」が第３電気角となる。また、第２信号レベルＢは、センサ信号Ｖ１の信号レベルが「０」となる、いわゆるゼロクロスの例である。したがって、この例では、上記（１）式は、下記（４）式のようになり、上記（３）式は、下記（５）式のようになる。

したがって、ステップＳ１１によって第１信号レベルＡが定まり、ステップＳ１３によって第３信号レベルＣがそれぞれ定まると、高調波成分抽出装置は、上記（４）式及び上記（５）式の連立方程式によって、第１係数α及び第２係数βをそれぞれ計算できる。第１係数α及び第２係数βは、それぞれ高調波成分を示すため、第１係数α及び第２係数βが計算されると、高調波成分抽出装置は、高調波成分を抽出できる。

図２に戻り、ステップＳ１５では、高調波成分抽出装置は、位相検出レベル設定を行う。位相検出レベル設定では、電気角ごとにそれぞれ振幅割合Ｆを計算し、第３の位相検出回路３０（図１）が有するＮ個の位相検出装置３１−１乃至３１−Ｎにそれぞれ振幅割合Ｆを示す信号を出力する。３次の高調波がセンサ信号に重畳する図３に示す例では、振幅割合Ｆは、例えば、下記（６）式によって、計算される。

即ち、振幅割合Ｆは、上記（４）式及び上記（５）式によって計算される第１係数α及び第２係数βと、電気角θとがそれぞれ定まると、上記（６）式によって求まる値である。具体的には、例えば、上記（４）式及び上記（５）式によって、第１係数α＝１及び第２係数β＝０．０５と計算されたとすると、振幅割合Ｆは、下記（表１）のように計算される。

なお、上記（表１）では、電気角θが６°ごとに設定される例であるが、電気角θの設定は、第３の位相検出回路３０の構成等に対応して設定されてもよい。

＜機能構成例＞
図４は、本発明の第１実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。具体的には、高調波成分抽出装置２は、信号レベル検出部２Ｆ１と、抽出部２Ｆ２とを含む。

信号レベル検出部２Ｆ１は、複数のセンサ信号の信号レベルを検出する。なお、信号レベル検出部２Ｆ１は、電子回路等によって実現される。例えば、頂点となる信号レベルの検出は、いわゆるピークホールド回路等によって実現される。また、信号レベルは、Ａ／Ｄ変換器等によって検出される。

抽出部２Ｆ２は、複数のセンサ信号の頂点レベルに当たる第１信号、複数のセンサ信号のゼロクロスに当たる第２信号及び複数のセンサ信号のうち２つの信号の交点となる第３信号の３つの信号のうち、少なくとも２つの信号と、各信号の信号レベルとに基づいて、高調波成分を抽出する。なお、抽出部２Ｆ２は、電子回路等によって実現される。例えば、交点は、２つの信号を比較する比較器等によって実現される。

例えば、図３に示すように、センサ信号Ｖ１及びＵ１が入力されると、信号レベル検出部２Ｆ１は、頂点の信号レベルになる第１電気角ＥＡ１と、第１信号レベルＡとを信号レベル検出部２Ｆ１によってそれぞれ検出できる。一方、抽出部２Ｆ２は、センサ信号Ｖ１及びＵ１の交点の第３電気角ＥＡ３を検出する。第３電気角ＥＡ３が検出されると、第３電気角ＥＡ３に対する第３信号レベルＣが信号レベル検出部２Ｆ１によって検出できる。

第１信号レベルＡ及び第３信号レベルＣがそれぞれ定まると、抽出部２Ｆ２は、上記（１）式及び上記（３）式がそれぞれ計算できる。上記（１）式及び上記（３）式が連立方程式によって計算されると、高調波成分を示す第１係数α及び第２係数βがそれぞれ計算でき、高調波成分が重畳されても、高調波成分を抽出できる。したがって、高調波成分抽出装置２は、高調波成分を抽出できるため、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、例えば、第１実施形態と同様の高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置が用いられる。したがって、ハードウェア構成及び全体構成については、説明を省略する。第２実施形態は、第１実施形態と比較すると、全体処理及び機能構成がそれぞれ異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

＜全体処理例＞
図５は、本発明の第２実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。なお、図５では、図２と同様の処理には、同じ符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ２２では、高調波成分抽出装置は、第２電気角を検出する。第２電気角は、入力される複数のセンサ信号のうち、例えば、図３に示すセンサ信号Ｖ１がゼロクロスとなる電気角であり、第２信号によって定まる。

ステップＳ２３では、高調波成分抽出装置は、第２電気角に基づいて第２信号レベルを検出する。第２信号レベルは、ステップＳ２２で検出される第２電気角となる場合の信号レベルである。つまり、ステップＳ２３では、高調波成分抽出装置は、第２電気角に対応する信号レベルを第２信号レベルとして検出する。

ステップＳ２４では、高調波成分抽出装置は、１次の高調波に係る第１係数及び３次の高調波に係る第２係数をそれぞれ計算する。例えば、第１係数及び第２係数は、上記（１）式、上記（２）式及び上記（３）式のうち、上記（１）式及び上記（２）式の２つの式を用いる連立方程式によって計算される。

例えば、図３に示す例では、第１信号レベルＡに対応する「９０°」が第１電気角となり、第２信号レベルＢに対応する「６０°」が第２電気角となる。したがって、この例では、上記（１）式は、下記（７）式のようになり、上記（２）式は、下記（８）式のようになる。

したがって、ステップＳ１１によって第１信号レベルＡが定まり、ステップＳ２３によって第２信号レベルＢがそれぞれ定まると、高調波成分抽出装置は、上記（７）式及び上記（８）式の連立方程式によって、第１係数α及び第２係数βをそれぞれ計算できる。第１係数α及び第２係数βは、それぞれ高調波成分を示すため、第１係数α及び第２係数βが計算されると、高調波成分抽出装置は、高調波成分を抽出できる。また、第１実施形態と同様に、計算される第１係数α及び第２係数βを用いると、位相検出レベル設定を行うことができる。

＜機能構成例＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図示するように、第２実施形態に係る高調波成分抽出装置は、例えば、第１実施形態と同様の機能構成である。

例えば、図３に示すように、センサ信号Ｖ１及びＵ１がそれぞれ入力されると、信号レベル検出部２Ｆ１は、頂点の信号レベルになる第１電気角ＥＡ１と、第１信号レベルＡとを信号レベル検出部２Ｆ１によってそれぞれ検出できる。一方、抽出部２Ｆ２は、センサ信号Ｖ１がゼロクロスとなる第２電気角ＥＡ２を検出する。第２電気角ＥＡ２が検出されると、第２電気角ＥＡ２に対する第２信号レベルＢが信号レベル検出部２Ｆ１によって検出できる。

第１信号レベルＡ及び第２信号レベルＢがそれぞれ定まると、抽出部２Ｆ２は、上記（１）式及び上記（２）式がそれぞれ計算できる。上記（１）式及び上記（２）式が計算されると、高調波成分を示す第１係数α及び第２係数βがそれぞれ計算でき、高調波成分が重畳されても、高調波成分を抽出できる。したがって、高調波成分抽出装置２は、高調波成分を抽出できるため、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、例えば、第１実施形態と同様の高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置が用いられる。したがって、ハードウェア構成及び全体構成については、説明を省略する。第３実施形態は、第１実施形態と比較すると、全体処理及び機能構成がそれぞれ異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

＜全体処理例＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７では、図２及び図５と同様の処理には、同じ符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ３３では、高調波成分抽出装置は、第２電気角に基づいて第２信号レベルを検出し、第３電気角に基づいて第３信号レベルを検出する。具体的には、第２信号レベルは、例えば、図５に示すステップＳ２３と同様の方法によって検出される。また、第３信号レベルは、例えば、図２に示すステップＳ１３と同様の方法によって検出される。

ステップＳ３４では、高調波成分抽出装置は、１次の高調波に係る第１係数及び３次の高調波に係る第２係数をそれぞれ計算する。例えば、第１係数及び第２係数は、上記（１）式、上記（２）式及び上記（３）式のうち、上記（２）式及び上記（３）式の２つの式を用いる連立方程式によって計算される。

例えば、図３に示す例では、第２信号レベルＢに対応する「６０°」が第２電気角となり、第３信号レベルＣに対応する「３０°」が第３電気角となる。したがって、この例では、上記（２）式は、下記（９）式のようになり、上記（３）式は、下記（１０）式のようになる。

したがって、ステップＳ３３によって第２信号レベルＢ及び第３信号レベルＣがそれぞれ定まると、高調波成分抽出装置は、上記（９）式及び上記（１０）式の連立方程式によって、第１係数α及び第２係数βをそれぞれ計算できる。第１係数α及び第２係数βは、それぞれ高調波成分を示すため、第１係数α及び第２係数βが計算されると、高調波成分抽出装置は、高調波成分を抽出できる。また、第１実施形態と同様に、計算される第１係数α及び第２係数βを用いると、位相検出レベル設定を行うことができる。

＜機能構成例＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図示するように、第３実施形態に係る高調波成分抽出装置は、例えば、第１実施形態と同様の機能構成である。

例えば、図３に示すように、まず、抽出部２Ｆ２は、センサ信号Ｖ１がゼロクロスとなる第２電気角ＥＡ２と、センサ信号Ｖ１及びＵ１の交点の第３電気角ＥＡ３とをそれぞれ検出する。第２電気角ＥＡ２及び第３電気角ＥＡ３がそれぞれ検出されると、第２電気角ＥＡ２及び第３電気角ＥＡ３に対する第２信号レベルＢ及び第３信号レベルＣが信号レベル検出部２Ｆ１によってそれぞれ検出できる。

第２信号レベルＢ及び第３信号レベルＣがそれぞれ定まると、抽出部２Ｆ２は、上記（２）式及び上記（３）式がそれぞれ計算できる。上記（２）式及び上記（３）式が計算されると、高調波成分を示す第１係数α及び第２係数βがそれぞれ計算でき、高調波成分が重畳されても、高調波成分を抽出できる。したがって、高調波成分抽出装置２は、高調波成分を抽出できるため、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、例えば、第１実施形態と同様の高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置が用いられる。したがって、ハードウェア構成及び全体構成については、説明を省略する。第４実施形態は、第１実施形態と比較すると、全体処理及び機能構成がそれぞれ異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

図９は、本発明の第４実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。なお、図９では、図２、図５及び図７と同様の処理には、同じ符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ４４では、高調波成分抽出装置は、１次の高調波に係る第１係数、３次の高調波に係る第２係数及び５次の高調波に係る第３係数をそれぞれ計算する。例えば、第１係数、第２係数及び第３係数は、下記（１１）式、下記（１２）式及び下記（１３）式の３つの式を用いる連立方程式によって計算される。

なお、上記（１１）式、上記（１２）式及び上記（１３）式では、第１係数がαであり、第２係数がβであり、第３係数がγである。また、δは、上記（１）式、上記（２）式及び上記（３）式と同様に位相差を示す。さらに、ｎ及びｍは、高調波成分の次数をそれぞれ示し、例えば、３次であるとすると、「ｎ＝３」となり、５次であるとすると、「ｍ＝５」となる。

図１０は、本発明の第４実施形態の一実施形態に係る高調波成分抽出装置によって抽出される信号レベル及び電気角の一例を示す波形図である。図１０は、図３と同様に、第１信号レベルがＡ、第２信号レベルがＢ、第３信号レベルがＣ、センサ信号Ｕ１と、Ｖ１との位相差δが１２０°であるとする。また、図１０では、３次及び５次の高調波がセンサ信号にそれぞれ重畳している例を示す。この例では、第１信号レベルＡに対応する「９０°」が第１電気角となり、第２信号レベルＢに対応する「６０°」が第２電気角となり、第３信号レベルＣに対応する「３０°」が第３電気角となる。したがって、この例では、上記（１１）式は、下記（１４）式のようになり、上記（１２）式は、下記（１５）式のようになり、上記（１３）式は、下記（１６）式のようになる。

したがって、ステップＳ１１によって第１信号レベルＡが定まり、ステップＳ３３によって第２信号レベルＢ及び第３信号レベルＣがそれぞれ定まる。次に、定まる各信号レベルに基づいて、高調波成分抽出装置は、上記（１４）式、上記（１５）式及び上記（１６）式の連立方程式によって、第１係数α、第２係数β及び第３係数γをそれぞれ計算できる。第１係数α、第２係数β及び第３係数γは、それぞれ高調波成分を示すため、第１係数α、第２係数β及び第３係数γが計算されると、高調波成分抽出装置は、高調波成分を抽出できる。

図９に戻り、ステップＳ４５では、高調波成分抽出装置は、位相検出レベル設定を行う。位相検出レベル設定では、電気角ごとにそれぞれ振幅割合Ｆを計算し、第３の位相検出回路３０（図１）が有するＮ個の位相検出装置３１−１乃至３１−Ｎにそれぞれ振幅割合Ｆを示す信号を出力する。３次及び５次の高調波がセンサ信号にそれぞれ重畳している例では、振幅割合Ｆは、例えば、下記（１７）式によって、計算される。

即ち、振幅割合Ｆは、上記（１４）式、上記（１５）式及び上記（１６）式によって計算される第１係数α、第２係数β及び第３係数γと、電気角θとがそれぞれ定まると、上記（１７）式によって求まる値である。具体的には、例えば、上記（１４）式、上記（１５）式及び上記（１６）式によって、第１係数α＝１、第２係数β＝０．０５及び第３係数γ＝０．０５と計算されたとすると、振幅割合Ｆは、下記（表２）のように計算される。

＜機能構成例＞
図１１は、本発明の第４実施形態に係る高調波成分抽出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。具体的には、高調波成分抽出装置２は、信号レベル検出部２Ｆ１と、抽出部２Ｆ２とを含む。

信号レベル検出部２Ｆ１は、複数のセンサ信号の信号レベルを検出する。なお、信号レベル検出部２Ｆ１は、電子回路等によって実現される。例えば、頂点となる信号レベルの検出は、いわゆるピークホールド回路等によって実現される。また、信号レベルは、Ａ／Ｄ変換器等によって検出される。

抽出部２Ｆ２は、複数のセンサ信号の頂点レベルに当たる第１信号、複数のセンサ信号のゼロクロスに当たる第２信号及び複数のセンサ信号のうち２つの信号の交点となる第３信号の３つの信号と、各信号の信号レベルとに基づいて、高調波成分を抽出する。なお、抽出部２Ｆ２は、電子回路等によって実現される。例えば、交点は、２つの信号を比較する比較器等によって実現される。

例えば、図１０に示すように、センサ信号Ｖ１及びＵ１が入力されると、信号レベル検出部２Ｆ１は、頂点の信号レベルになる第１電気角ＥＡ１と、第１信号レベルＡとを信号レベル検出部２Ｆ１によってそれぞれ検出できる。

一方、抽出部２Ｆ２は、センサ信号Ｖ１がゼロクロスとなる第２電気角ＥＡ２と、センサ信号Ｖ１及びＵ１の交点の第３電気角ＥＡ３とをそれぞれ検出する。第２電気角ＥＡ２及び第３電気角ＥＡ３がそれぞれ検出されると、第２電気角ＥＡ２及び第３電気角ＥＡ３に対する第２信号レベルＢ及び第３信号レベルＣが信号レベル検出部２Ｆ１によってそれぞれ検出できる。

第１信号レベルＡ、第２信号レベルＢ及び第３信号レベルＣがそれぞれ定まると、抽出部２Ｆ２は、上記（１１）式、上記（１２）式及び上記（１３）式がそれぞれ計算できる。上記（１１）式、上記（１２）式及び上記（１３）式が計算されると、高調波成分を示す第１係数α、第２係数β及び第３係数γがそれぞれ計算でき、高調波成分が重畳されても、高調波成分を抽出できる。したがって、高調波成分抽出装置２は、高調波成分を抽出できるため、位相を検出した際の検出位相誤差を少なくできる。

図１２は、本発明の第４実施形態に係るモータ駆動制御装置による全体処理の処理結果例を示す波形図である。まず、図９に示すステップＳ４４によって、第１係数α、第２係数β及び第３係数γがそれぞれ計算される。次に、ステップＳ４５のように、上記（表２）に示すテーブルを利用すると、位相検出レベルＬｖが設定できる。このように、位相検出レベルＬｖが設定されると、３次及び５次に係る高調波による位相誤差が少ない位相検出情報を出力できる。

＜比較例＞
図１３は、第１比較例に係るモータ駆動制御装置による全体処理の処理結果例を示す波形図である。図１３では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のセンサ信号がそれぞれ入力される例である。また、Ｖ相のセンサ信号Ｖは、Ｕ相のセンサ信号Ｕに対して１２０°の位相差があり、Ｗ相のセンサ信号Ｗは、Ｕ相のセンサ信号Ｕに対して２４０°の位相差があるとする。さらに、図１３では、位相検出は、６°ごとに行われるとする。さらにまた、図１３では、３次及び５次の高調波が各センサ信号にそれぞれ重畳される例である。

第１比較例に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置は、理想的な１次の第１正弦波ＣＯＭ１を抽出する。そのため、位相検出レベルは、Ｕ相のセンサ信号Ｕと−９０°及び９０°でそれぞれ交わる（頂点が一致する）下記（１８）式を６°ごとに区間に分割したレベルとなる。

したがって、第１比較例に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置によって上記（１８）式が計算される。上記（１８）式が計算されると、抽出される１次の正弦波である第１正弦波ＣＯＭ１に対して、Ｕ相のセンサ信号Ｕは、３次及び５次に係る高調波を重畳する波形である。そのため、第１正弦波ＣＯＭ１と、Ｕ相のセンサ信号Ｕとの間には、位相誤差ＰＥ１が生じる。

図１４は、第２比較例に係るモータ駆動制御装置による全体処理の処理結果例を示す波形図である。図１３と同様に、図１４は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のセンサ信号がそれぞれ入力され、同様の位相差があるとする。また、位相検出も同様に行われるとする。さらに、各センサ信号も同様であるとする。

第２比較例に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置は、理想的な１次の第２正弦波ＣＯＭ２を抽出する。そのため、位相検出レベルは、Ｕ相のセンサ信号Ｕと−３０°及び３０°でそれぞれ交わる（頂点が一致する）下記（１９）式を６°ごとに区間に分割したレベルとなる。

この比較例でも、第２比較例に係る高調波成分抽出装置及びモータ駆動制御装置によって上記（１９）式が計算される。上記（１９）式が計算されると、抽出される１次の正弦波である第２正弦波ＣＯＭ２に対して、Ｕ相のセンサ信号Ｕは、３次及び５次に係る高調波を重畳する波形である。そのため、第２正弦波ＣＯＭ２と、Ｕ相のセンサ信号Ｕとの間には、図１３に示す第１正弦波ＣＯＭ１より少ない誤差ではあるが、位相誤差ＰＥ２が生じる。

＜モータ制御装置例＞
図１５は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動制御装置の一例を示す構成図である。モータ駆動制御装置１は、モータ制御コントローラ等を有する。例えば、図１に示す高調波成分抽出装置２及び位相検出レベル設定回路６０が用いられる場合には、高調波成分抽出装置２及び位相検出レベル設定回路６０が出力する出力信号は、位相検出回路によって位相情報としてモータ制御コントローラに出力される。次に、モータ制御コントローラは、位相情報に基づいて、位置及び速度等を検出し、モータを制御する。モータの制御は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号をモータ駆動部に出力することで実現される。

＜搬送装置例＞
図１６は、本発明の一実施形態に係る搬送装置を有する画像形成装置の一例を示す断面図である。図示するシート搬送装置２３０及び２５０は、図１５に示すモータ駆動制御装置１を有する。また、図１６において、画像形成装置は、例えば、複写機等であり、給紙部２００と、画像形成部２２０と、原稿読取部２４０と、原稿自動搬送装置としてのシート搬送装置（以下「ＡＤＦ」という。）２５０とを有する。

図１６に示す画像形成装置において、ＡＤＦ２５０は、原稿トレイ２５１に置かれる原稿等の複数のシートを１枚ずつ分離し、原稿読取部２４０に給紙する。次に、原稿読取部２４０は、ＡＤＦ２５０から搬送される原稿を読み取る。

一方、給紙部２００は、複数のシートを積層して収納するシート収納部２０１と、シート搬送装置２３０とを有する。シート搬送装置２３０によってシート収納部２０１に収納される複数のシートを１枚ずつ分離して搬送し、画像形成部２２０に給紙する。次に、画像形成部２２０は、原稿読取部２４０によって読み取った画像を給紙部２００から給紙されたシートに対して形成する。

給紙部２００において、シート搬送装置２３０は、モータ装置８と、ベルト２３１と、駆動ローラ２３２と、従動ローラ２３３及び２３４とを有する。また、モータ装置８は、図１５に示すモータ駆動制御装置１によってモータＭ１（図１）の駆動制御を行い、駆動ローラ２３２を駆動する。さらに、ベルト２３１は、例えば、静電吸着式のベルトである。さらにまた、ベルト２３１は、駆動ローラ２３２、従動ローラ２３３及び２３４のそれぞれの３軸のローラに架け渡されている。

シート搬送装置２３０は、ベルト２３１によってシート収納部２０１に収納されるシートを吸着し、吸着したシートをモータ装置８による駆動ローラ２３２、従動ローラ２３３及び２３４の駆動によって搬送する。

シート搬送装置２３０によって分離され、給紙されるシートは、搬送経路２１０上を搬送される。具体的には、搬送経路２１０上を搬送されるシートは、搬送ローラ対２１１及びレジストローラ対２１２により搬送される。このように、搬送されるシートには、転写ローラ２１３によって画像形成部２２０で形成されたトナー画像が転写される。次に、このトナー画像が定着器２１４によって熱転写され、排紙ローラ対２１５により排紙トレイ２１６に排出される。

画像形成部２２０は、転写ベルトである中間転写ベルト２２５と、露光装置２２６と、複数の感光体２２７（２２７Ｙ、２２７Ｍ、２２７Ｃ及び２２７ＢＫ）とを有する。また、各感光体２２７Ｙ、２２７Ｍ、２２７Ｃ及び２２７ＢＫは、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色にそれぞれ対応し、回転駆動される像担持体である。さらに、露光装置は、原稿読取部２４０によって読み取られた原稿等の画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各レーザ光源ユニット内の半導体レーザを駆動して光ビームを出射する。

各感光体２２７は、円筒状にそれぞれ形成され、例えば、モータ装置８等の駆動源により回転駆動される。また、各感光体２２７のそれぞれの外周面部には、感光層がそれぞれ設けられており、露光装置２２６から出射された破線で示す光ビームが各感光体２２７の外周面にスポット照射されると、各感光体２２７の外周面には、画像情報に応じた静電潜像が書き込まれる。さらに、中間転写ベルト２２５は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成された無端状ベルトから構成され、各感光体２２７上に形成されるトナー像が転写され、転写されたトナー像が転写ローラ２１３によってシートに転写される。

図１７は、本発明の一実施形態に係る搬送装置の一例を示す断面図である。具体的には、図１７は、図１６のＡＤＦ２５０の一例を示す側面断面図である。図１７において、ＡＤＦ２５０は、モータ装置８によって駆動される各ローラによって、原稿トレイに置かれる複数の原稿を一枚ずつ分離して給送し、次に、給送された原稿を折り返しながら表裏を反転させる。続いて、ＡＤＦ２５０は、モータ装置８によって駆動される各ローラで原稿を搬送しながら、イメージセンサ等を有する第１固定読取部２６１及び第２固定読取部２６３で、原稿の両面をそれぞれ読み取る。

まず、図１７において、原稿は、原稿トレイ２５１上に置かれる。次に、ピックアップローラ２５２は、ユーザによる動作開始操作に応じてピックアップ搬送モータが駆動されることで回転駆動され、原稿トレイ２５１上の原稿をピックアップする。さらに、ピックアップローラ２５２によって送り出された原稿は、駆動ローラ２５４と、従動ローラ２５５とに架け渡された給紙ベルト２５３との当接位置に送り込まれる。

給紙ベルト２５３には、給紙モータによって回転駆動されるリバースローラ２５６が当接しており、リバースローラ２５６の当接部において給紙ベルト２５３の表面が給紙方向に移動する。これに対し、リバースローラ２５６の表面は、給紙方向とは逆方向に移動しようとする。一方、リバースローラ２５６の駆動伝達部には、トルクリミッタが設けられており、リバースローラ２５６は、給紙方向に向かう力がトルクリミッタのトルクよりも大きいと、給紙方向に表面移動するように回転する。

リバースローラ２５６は、給紙ベルト２５３に所定の圧力で当接しており、給紙ベルト２５３に直接当接している際、又は当接部に原稿が１枚だけ挟み込まれている際には、給紙ベルト２５３又は原稿に連れ回る。ただし、当接部に複数枚の原稿が挟み込まれた際には、連れ回り力がトルクリミッタのトルクよりも低くなるように設定されるため、リバースローラ２５６は、連れ回り方向とは逆の方向に回転駆動する。これにより、最上位よりも下の原稿には、リバースローラ２５６によって給紙方向とは反対方向の移動力が付与されて、数枚の原稿から最上位の原稿だけが分離され、いわゆる重送が抑制される。

給紙ベルト２５３又はリバースローラ２５６の作用によって、１枚に分離された原稿は、給紙ベルト２５３によって更に搬送され、プルアウトローラ対２５７に突き当たり、その後、所定時間だけ給紙モータを駆動させて停止する。これにより、原稿がプルアウトローラ対２５７に所定量の撓みをもって押し当てられた状態で給紙ベルト２５３による原稿の搬送が行われる。

プルアウトローラ対２５７及び中間ローラ対２５８の駆動によって搬送される原稿は、中間ローラ対２５８及び読取入口ローラ対２５９によって搬送される。また、中間ローラ対２５８には、プルアウトローラ対２５７の駆動源であるプルアウトモータと、読取入口ローラ対２５９の駆動源である読取入口モータとの両方のモータから駆動が伝達される。なお、各モータは、モータ装置８等で構成される。また、中間ローラ対２５８は、２つのモータのうち、回転速度が速くなる側のモータの駆動によって回転速度が決まる機構を有する。

読取入口ローラ対２５９が有する上下のそれぞれのローラによって形成されるニップに、原稿の先端が進入する前に原稿の搬送速度が調整される。具体的には、プルアウトモータの減速を開始するとともに読取入口モータ及び読取モータがそれぞれ正転方向に駆動される。読取入口モータが正転方向に駆動することで、読取入口ローラ対２５９が搬送方向に回転駆動する。一方、読取モータが正転方向に駆動することで、読取出口ローラ対２６２及び第２読取出口ローラ対２６６が、搬送方向にそれぞれ駆動する。これにより、原稿は、第１固定読取部２６１による読取位置に送られ、第１固定読取部２６１によって読み取られる。

第１固定読取部２６１を通過した原稿は、読取出口ローラ対２６２のニップを通過する。なお、原稿の一方の面のみを読み取る場合には、第２固定読取部２６３による原稿の他方の面の読取が不要である。また、そのような場合には、原稿は、第２固定読取部２６３によって読み取られることなく、排紙ローラ対２６４の回転駆動により排紙される。これに対して、原稿の両面を読み取る場合には、第２固定読取部２６３に到達するまでのタイミングが読取モータのパルスカウントに基づいて演算され、原稿は、第２固定読取部２６３によって読み取られる。

以上、図１６及び図１７に示すシート搬送装置２３０及び２５０では、図１５に示すモータ駆動制御装置１が、シート搬送装置２３０及び２５０等に用いられる何れのモータの駆動に適用されてもよい。つまり、モータ駆動制御装置１（図１）は、図１６及び図１７にそれぞれ示す各ローラの駆動源として適用されてもよく、例えば、駆動ローラ２５４を駆動するためのモータとしてモータ駆動制御装置１が適用されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１ モータ駆動制御装置
２ 高調波成分抽出装置
ＥＡ１ 第１電気角
ＥＡ２ 第２電気角
ＥＡ３ 第３電気角
１００ 画像形成装置

特開２０１３−９９０２３号公報

Claims (10)

1. 複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号から高調波成分を抽出する高調波成分抽出装置であって、
   前記複数のセンサ信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
   前記複数のセンサ信号の頂点レベルに当たる第１信号、前記複数のセンサ信号のゼロクロスに当たる第２信号及び前記複数のセンサ信号のうち２つの信号の交点となる第３信号の３つの信号のうち、少なくとも２つの信号と、前記信号レベルとに基づいて、高調波成分を抽出する抽出手段と、
   を備えることを特徴とする高調波成分抽出装置。
2. 前記抽出手段は、前記第１信号によって定まる前記頂点レベルの第１電気角と、前記第１電気角に対応する第１信号レベルと、前記第３信号によって定まる前記交点の第３電気角と、前記信号レベル検出手段が検出する前記第３電気角に対する第３信号レベルとに基づいて、前記高調波成分を抽出する請求項１に記載の高調波成分抽出装置。
3. 前記抽出手段は、前記第１信号によって定まる前記頂点レベルの第１電気角と、前記第１電気角に対応する第１信号レベルと、前記第２信号によって定まる前記ゼロクロスの第２電気角と、前記信号レベル検出手段が検出する前記第２電気角に対する第２信号レベルとに基づいて、前記高調波成分を抽出する請求項１に記載の高調波成分抽出装置。
4. 前記抽出手段は、前記第２信号によって定まる前記ゼロクロスの第２電気角と、前記信号レベル検出手段が検出する前記第２電気角に対する第２信号レベルと、前記第３信号によって定まる前記交点の第３電気角と、前記信号レベル検出手段が検出する前記第３電気角に対する第３信号レベルとに基づいて、前記高調波成分を抽出する請求項１に記載の高調波成分抽出装置。
5. 前記抽出手段は、前記第１信号によって定まる前記頂点レベルの第１電気角と、前記第１電気角に対応する第１信号レベルと、前記第２信号によって定まる前記ゼロクロスの第２電気角と、前記信号レベル検出手段が検出する前記第２電気角に対する第２信号レベルと、前記第３信号によって定まる前記交点の第３電気角と、前記信号レベル検出手段が検出する前記第３電気角に対する第３信号レベルとに基づいて、前記高調波成分を抽出する請求項１に記載の高調波成分抽出装置。
6. 前記高調波成分は、１次の高調波及び３次の高調波にかかるそれぞれの係数を示す請求項２乃至４のいずれか一項に記載の高調波成分抽出装置。
7. 前記高調波成分は、１次の高調波、３次の高調波及び５次の高調波にかかるそれぞれの係数を示す請求項５に記載の高調波成分抽出装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の高調波成分抽出装置を有するモータ駆動制御装置。
9. 請求項８に記載のモータ駆動制御装置を有する搬送装置。
10. 複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号から高調波成分を抽出する高調波成分抽出装置が行う高調波成分抽出方法であって、
    前記高調波成分抽出装置が、前記複数のセンサ信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手順と、
    前記高調波成分抽出装置が、前記複数のセンサ信号の頂点レベルに当たる第１信号、前記複数のセンサ信号のゼロクロスに当たる第２信号及び前記複数のセンサ信号のうち２つの信号の交点となる第３信号の３つの信号のうち、少なくとも２つの信号と、前記信号レベルとに基づいて、高調波成分を抽出する抽出手順と、
    を含むことを特徴とする高調波成分抽出方法。

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